Ваш браузер устарел!

Браузер, которым вы пользуетесь для просмотра этого сайта, устарел и не соответствует современным технологическим стандартам Интернета.

Вы можете установить последнюю версию подходящего браузера, воспользовавшись ссылками ниже:


Вернуться к списку УНУ

Уникальная научная установка «Лазерный нагрев в ячейках высокого давления»

Сокращенное наименование УНУ: LU-DAC

Базовая организация: Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Научно-технологический центр уникального приборостроения Российской академии наук

Ведомственная принадлежность: ФАНО России

Классификационная группа УНУ:

Год создания УНУ: 2017

Размер занимаемых УНУ площадей, кв. м: 50

Сайт УНУ: http://ckp.ntcup.ru/unu

Заказать услуги УНУ

Контактная информация:

Местонахождение УНУ:

  • Федеральный округ: Центральный
  • Регион: г. Москва
  • 117342, г. Москва, ул. Бутлерова, д. 15

Руководитель работ на УНУ:

  • Кутуза Игорь Борисович
  • +7 +7(495) 3336102
  • kutuza@ntcup.ru

Сведения о результативности за 2017 год (данные ежегодного мониторинга)

Участие в мониторинге: даЧисло организаций-пользователей, ед.: 4Число публикаций, ед.: 3Загрузка в интересах внешних организаций-пользователей, %: 50.88

Информация об УНУ:

Система позволяет помещать исследуемый материал в условия высоких  давлений (< 100 ГПа) и температур (< 6000 К) и фиксировать его в этом состоянии. На установке возможно проводить следующие измерения: 1. интегральной температуры образца; 2. распределения температуры образца по поверхности 3. спектров люминесценции 4. спектров комбинационного рассеяния 5. давления внутри ячейки.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами, многофункциональность и междисциплинарность УНУ:

Лазерный нагрев в ячейках высокого давления обеспечивает получение таких давлений (< 100 ГПа) и температур (< 6000 К), которые встречаются в недрах Земли, и часто используется для минералогических исследований, а также для изучения фазовых переходов и поиска методов синтеза новых сверхтвердых материалов. Для исследования образцов, находящихся при высоких статических давлениях, используются ячейки с алмазными наковальнями (diamond anvil cell, DAC). Разработанные еще в конце 1950-х, DAC представляют собой уникальное экспериментальное оборудование для исследований вещества при высоких давлениях. В НТЦ УП РАН был разработан новый метод и создана установка для измерения пространственного распределения температуры на поверхности образцов, находящихся при высоких давлениях (вплоть до 100 ГПа), нагретых лазером высокой мощности (100Ватт). Основным новшеством разработанного метода и установки является использование двойного акусто-оптического фильтра (TAOF), состоящего из двух сопряженных AO кристаллов, соединенных с оптической камерой высокого разрешения. TAOF фильтры позволяют получать изображение объекта на произвольной задаваемой длине волны λ в диапазоне 650-1000 nm с достаточно высоким спектральным (1,5 nm при λ = 780 nm) и пространственным (500×500 элементов) разрешением. Двойной акустооптический фильтр, сопряженный с видеокамерой был собран как отдельный прибор. Поскольку такой прибор был создан впервые, прибору было присвоено название двойной акусто-оптический видеоспектрометр (TAOVS). Контраст изображения каждой точки спектрального изображения пропорционален интенсивности излучения соответствующей точки нагретого тела. Набор спектральных изображений, полученных в диапазоне 650-1000 nm, позволяет измерить зависимость интенсивности излучения каждой точки нагретого объекта от длины электромагнитной волны. Распределение температуры и излучательной способности поверхности нагретого тела получается путем подгонки экспериментальной зависимости интенсивности излучения в каждой точке нагретого объекта от длины волны распределения Планка с использованием метода наименьших квадратов. Экспериментально показана эффективность прибора для измерения пространственного распределения температуры по поверхности вольфрамовой пластины при лазерном нагреве. Эксперименты с вольфрамовой поверхностью подтвердили предположение о возможности измерения излучательной способности нагретых тел с использованием ТАОVS. Предлагаемый метод измерения распределения температуры путем визуализации нагреваемого образца на нескольких длинах волн уникален и не применялся до настоящего времени. Установка лазерного нагрева в ячейках высокого давления является единственно работающей системой подобного типа в Российской Федерации. Система для измерения распределения температуры при высоких давлениях с использованием акустооптического фильтра не имеет мировых аналогов. Уникальные возможности установки лазерного нагрева в ячейках высокого давления с измерением распределения температуры будут существенно расширены в результате проводимой в настоящее время модернизации оптической системы, а также модернизации дифракционного спектрометра и другого технологического и диагностического оборудования. Основной целью модернизации является повышение основных инженерных параметров – давления в образцах и температуры нагрева в два раза, что существенно повлияет на физические параметры нагретых образцов и расширит тематику проводимых исследований. В случае успешного осуществления модернизации следует ожидать сохранения уникальности на период в пять лет. Результат исследования, предлагаемого в рамках данного проекта, имеет фундаментальное значение для геофизической науки и материаловедения. Для геофизической науки прямые измерения скорости сдвиговых и продольных волн в железе, и железно-никелевом сплаве in-situ при условиях, соответствующих внутренности Земли, важны для интерпретации наблюдаемых сейсмических аномалий и понимания физических свойств минералов в том или ином регионе. Предлагаемый авторами проекта подход позволит смоделировать поведение и состав богатого железом ядра Земли, которые имеют прямое отношение к структуре и динамике Земной коры.

Наиболее значимые научные результаты исследований (краткое описание):

Разработан метод определения распределения температуры в образцах, нагретых лазером и находящих в условиях высоких давлений и температур.

Направления научных исследований, проводимых на УНУ:

  • синтез новых и сверхтвердых материалов;
  • исследование термодинамических параметров минералов при высоких давлениях и температуре;
  • исследование поведения твердых тел в экстремальных условиях;
  • исследование фазовых превращений при высоких давлениях и температурах;
  • геофизика.

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):

  • Индустрия наносистем
  • Рациональное природопользование

Фотографии:

Состав УНУ и вспомогательное оборудование: (номенклатура — 8 ед.)

Акустооптический спектрометр изображений
Фирма-изготовитель:  НТЦ УП РАН
Страна происхождения:  Россия
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Двойной акустооптический фильтр изображений, состоящий из двух сопряженных AO кристаллов

Видеокамера высокого разрешения для АО спектрометра
Фирма-изготовитель:  Allied Vision
Страна происхождения:  Германия
Год выпуска:  2015
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Ч/Б камера высокого пространственного разрешения для работы со слабыми сигналами

Детектор для спектрометра
Фирма-изготовитель:  Hammamatsu
Страна происхождения:  Япония
Год выпуска:  2017
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Датчик изображения CCD, специально предназначенный для обнаружения сигналов низкого уровня в научных приложениях. Использование биннинга дает возможность использовать его в задачах спектрофотометрии, и обеспечивает значительное улучшение скорости обработки сигналов по сравнению с обычными методами, а также снижает уровни шума и темнового сигнала. Эти особенности обеспечивают надежное обнаружение сигналов и расширяют широкий динамический диапазон.

Дифракционный спектрометр
Фирма-изготовитель:  ПраймЛайт
Страна происхождения:  Россия
Год выпуска:  2016
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: универсальный светосильный монохроматор-спектрограф с фокусом 284мм, с плоским полем размером 30х10мм, с высоким качеством линии и низким уровнем рассеянного света.

Микроскоп Bresser Advance ICD 10x-160x
Фирма-изготовитель:  Bresser
Страна происхождения:  Германия
Год выпуска:  2017
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Высококачественный стереомикроскоп с большим рабочим расстоянием для подготовки ячеек высокого давления.

Объектив GeoHEAT
Фирма-изготовитель:  AdlOptica GmbH
Страна происхождения:  Германия
Год выпуска:  2017
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Объектив позволяет фокусировать излучение ИК-лазера, используемого для нагрева образца, и одновременно создавать изображение этого образца для дальнейшего анализа с использованием спектрометров или других инструментов.

Оптический стол с виброизоляцией
Фирма-изготовитель:  Станда
Страна происхождения:  Литва
Год выпуска:  2013
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Система обеспечения измерений, чувствительных к внешней фоновой вибрации. Оптическая сотовая плита размещается на нескольких отдельно стоящих пневмоопора. Давление воздуха в опорах изменяется в зависимости от нагрузки. Рабочая поверхность отделена от пола при помощи высокоэффективной системы пневматических пружин с гидравлическими (масляными) демпферами. Является идеальной рабочей основой для чувствительных к вибрациям устройств, таких как микроскопы, весы, интерферометры и аналогичные устройства. Каждый элемент опоры рассчитан на нагрузку до 1000 кг. Для обеспечения работы системы необходим воздушный компрессор или система подачи сжатого воздуха.

Твердотельный лазер 532нм Oxxius
Фирма-изготовитель:  Oxxius
Страна происхождения:  Франция
Год выпуска:  2017
Количество единиц:  1
Назначение, краткая характеристика: Стабилизированный непрерывный твердотельные лазеры с диодной накачкой с линией генерации на 532 нм.

Услуги УНУ: (номенклатура — 3 ед.)

Для подачи заявки на оказание услуги щелкните по ее наименованию

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):  Индустрия наносистем

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):  Индустрия наносистем

Приоритетные направления (указ Президента РФ N 899):  Индустрия наносистем; Рациональное природопользование

Методики измерений, применяемые на УНУ: (номенклатура — 5 ед.)

Измерение спектров комбинационного рассеяния при высоких давлениях
Методика уникальна:  для России

Измерение спектров люминесценции при высоких давлениях и температурах
Методика уникальна:  для России

Измерение давления внутри ячейки высокого давления
Методика уникальна:  для России

Измерение интегральной температуры образца
Методика уникальна:  нет

Измерение распределения температуры по поверхности образца
Методика уникальна:  для всего мира

Вернуться к списку УНУ

 

Для просмотра сайта поверните экран